北京理工大学首次提出并构筑燃料电池催化层多孔离聚物

时间:2022-10-16 12:45来源:材料科学与工程作者:材料科学与工程

点击: 次

燃料电池是低碳未来的重要能源技术。它们通过电化学反应将氧和氢转化为电。与电池相比，只要有氧气和氢气供应，燃料电池就可以连续工作。由于不需要含碳燃料，燃料电池提供了低碳或零碳电力的承诺。燃料电池所需的氢和氧可以通过环境友好的方式获得，例如分别通过水裂解和空气分离。然而，目前的燃料电池设计存在铂催化剂利用率低、反应速度慢以及铂成本高的问题。

日前，北京理工大学王博、冯霄团队提出了一种设计，首次提出并构筑了适用于燃料电池催化层的多孔共价有机框架（COF）离聚物来显著改善燃料电池的性能，这种多孔材料可以促进燃料向催化剂的运输并提高其利用率。相关成果以题为“Covalent organic framework-based porous ionomers for high-performance fuel cells”发表在《Science》期刊。

在不牺牲功率密度和耐久性的情况下，降低燃料电池中的铂（Pt）负载是非常理想的，但由于催化剂表面附近的高质量传输阻力，因此具有挑战性。在质子交换膜燃料电池中，Nafion离聚物通常会过度包裹和抑制铂催化剂，并会阻碍催化剂层中的气体传输。本研究通过将离子共价有机骨架（COF）纳米片并入Nafion，优化离聚体，从而定制三相微环境。COF的六边形孔改善了气体传输，固定在孔壁上的磺酸基团减少了与铂的结合，从而抑制了其活性。2.8至4.1纳米的介孔孔径和附加的磺酸盐基团能够实现质子转移并促进氧气渗透。Pt的质量活度和含Pt/Vulcan的燃料电池的峰值功率密度（阴极中每平方厘米0.07 mg Pt）均达到无COF时的1.6倍。该策略适用于不同铂负载量和不同商用催化剂的催化剂层。

图

图1 燃料电池中Pt/C@COF-Nafion催化层及其作用机理图

图2. 燃料电池性能和耐用性；与文献数值的比较

(责任编辑：子蕊)

文章标签：燃料电池

作者：材料科学与工程，如若转载，请注明出处：http://www.cbcu.com.cn/qianyan//2022101640352.html

看完这篇还不够？如果你也也是同行业需要发布您的新闻报道，请戳这里告诉我们！

免责声明：本文仅代表作者个人观点，与中国电池联盟无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。
凡本网注明 “来源：XXX（非中国电池联盟）”的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的，请在一周内进行，以便我们及时处理。
QQ：503204601
邮箱：cbcu@cbcu.com.cn

猜你喜欢

国内首次“四川造”氢燃料电池系统突破1万小时耐久性实测大关近日，由东方电气（成都）氢燃料电池科技有限公司自主设计生产的Olas 60A氢燃料电池系统顺利完成10029小时耐久性实测，累计启停5000余次，系统工况性能衰减率小于5%。 2022-10-13 09:44	Aqua Metals首次利用废旧电池生产锂或将实现行业突破单纯依靠增加采矿并不能完全缓解锂短缺现象，对于满足未来的需求，回收再利用具有重要意义。 2022-03-03 09:43
北京冬奥将采用！锂电池不耐低温解决了：方案登上《自然》杂志据科技日报报道，近日，科学家王朝阳在腾讯WE大会上表示，搭载全气候电池的电动车将在北京冬奥会上亮相。 2021-11-09 10:43	查尔姆斯理工大学采用新型石墨烯使钠离子电池的容量提高10倍瑞典科学家在可持续性钠电池中加入一种神奇的新型石墨烯材料，使电池容量增加了10倍。 2021-09-02 09:09
查尔默斯理工大学制定锂金属电池充电和操作指南降低短路风险（图片来源：瑞典查尔默斯理工大学）据外媒报道，由瑞典查尔默斯理工大学领导的国际研究小组近期制定出锂金属电池充电和操作指南，可大幅提高效率及降低短路风险。作为新一代高能量密度电池，业界对于锂金属电池未来在汽车领域的应用寄予厚望。锂金属电池 2021-01-26 09:01	中科院和代尔夫特理工大学开发新方法预测钠离子电池原子结构对于可以经常充电的车辆来说，钠离子电池可能成为很好的替代品。 2020-11-17 09:00
PNNL研究人员揭示电池首次充电时SEI的形成过程美国西北太平洋国家实验室（PNNL）的科学家们，将一种特殊设计的锂离子电池装入二次离子质谱仪中，在电池工作过程中，从分子级别观察SEI的形成。 2020-03-12 10:10	华东理工大学钙钛矿太阳能电池研究获进展华东理工大学吴永真教授和朱为宏教授课题组在钙钛矿电池大面积空穴提取层的制备方面取得新的进展。相关研究成果近日发表于《先进功能材料》。 2020-01-06 21:01
NASA：国际空间站宇航员完成新一代电池更换首次太空行走日前，国际空间站宇航员完成了新型电池更换任务。此次更换是所有更换任务的第一次，未来，宇航员还要进行四次太空行走才能完全更换完这些电池。 2019-10-07 20:15	深研院新材料学院首次发现锂电池材料室温磁有序橄榄石结构磷酸铁锂（LiFePO4）作为一种正在电动车动力电池产业应用的正极材料。 2019-09-13 15:40

专题

更多

电池制造工程师培训暨国内电池行业职业等级评价（高级）班

中国电池工程师年会(2021CSBE)

相关新闻

国内首次“四川造”氢燃料电池系统突破1万小时耐久性实测大关

近日，由东方电气（成都）氢燃料电池科技有限公司自主设计生产的Olas 60A氢燃料电池系统顺利完成10029小时耐久性实测，累计启停5000余次，系统工况性能衰减率小于5%。

2022-10-13 09:44
Aqua Metals首次利用废旧电池生产锂或将实现行业突破

单纯依靠增加采矿并不能完全缓解锂短缺现象，对于满足未来的需求，回收再利用具有重要意义。

2022-03-03 09:43
北京冬奥将采用！锂电池不耐低温解决了：方案登上《自然》杂志

据科技日报报道，近日，科学家王朝阳在腾讯WE大会上表示，搭载全气候电池的电动车将在北京冬奥会上亮相。

2021-11-09 10:43
查尔姆斯理工大学采用新型石墨烯使钠离子电池的容量提高10倍

瑞典科学家在可持续性钠电池中加入一种神奇的新型石墨烯材料，使电池容量增加了10倍。

2021-09-02 09:09
查尔默斯理工大学制定锂金属电池充电和操作指南降低短路风险

（图片来源：瑞典查尔默斯理工大学）据外媒报道，由瑞典查尔默斯理工大学领导的国际研究小组近期制定出锂金属电池充电和操作指南，可大幅提高效率及降低短路风险。作为新一代高能量密度电池，业界对于锂金属电池未来在汽车领域的应用寄予厚望。锂金属电池

2021-01-26 09:01
中科院和代尔夫特理工大学开发新方法预测钠离子电池原子结构

对于可以经常充电的车辆来说，钠离子电池可能成为很好的替代品。

2020-11-17 09:00
PNNL研究人员揭示电池首次充电时SEI的形成过程

美国西北太平洋国家实验室（PNNL）的科学家们，将一种特殊设计的锂离子电池装入二次离子质谱仪中，在电池工作过程中，从分子级别观察SEI的形成。

2020-03-12 10:10
华东理工大学钙钛矿太阳能电池研究获进展

华东理工大学吴永真教授和朱为宏教授课题组在钙钛矿电池大面积空穴提取层的制备方面取得新的进展。相关研究成果近日发表于《先进功能材料》。

2020-01-06 21:01

本月热点

锂电企业大规模扩产如何为安全生产护航？

为发掘巨大的市场潜力，全球动力电池厂商加码布局，动力电池企业对于产能的扩张近乎饥渴。

2022-10-18 17:20
总投资10亿一沧锂离子电池磷酸铁锂正极材料项目开工

一沧锂离子电池磷酸铁锂正极材料项目总投资10亿元，主营产品为磷酸铁锂正极材料，广泛应用于新能源汽车、储能设备、医疗设备等锂离子动力电池及储能电池的制备。

2022-10-08 10:53
攻下金属板燃料电池产业化重要“城池”

近日，上海骥翀氢能科技有限公司成功研发COMPASS-S系列燃料电池备用电源。

2022-10-17 09:11
锂矿大佬也要下场造电池了

锂电产业链的一体化趋势正在加速。

2022-10-04 12:27
30MW/60MWh！中国能建中标国内最大的钠离子储能电池项目

项目位于安徽省阜阳市阜南县，建设300兆瓦/600兆瓦时储能电站，含270兆瓦/540兆瓦时磷酸铁锂电池和30兆瓦/60兆瓦时钠离子电池，共设置81套磷酸铁锂储能单元和9套钠离子储能单元。同时配套建设1座220千伏升压站，项目预计2023年6月全部投运。

2022-10-11 10:59
钠电池量产元年？动力电池背后的技术博弈

一年半左右的时间涨幅超11倍，“锂大爷”上演真实版“疯狂的石头”让新能源汽车产业叫苦不迭。

2022-10-06 15:18
欧洲首个超级电池材料工厂落成

9月21日，Umicore在波兰尼萨为其用于电动汽车正极活性材料的碳中和生产设施揭幕。这使Umicore成为欧洲第一家拥有完整循环和可持续电池材料价值链的公司。

2022-09-23 09:38
钒电，万亿噱头还是“新王者”？

未来，随着技术的创新，解决钒电能量密度、容量问题，让钒电池的不仅应用到大规模的储能电站，更能应用的到电动汽车小型的应用场景中，或许到那时，钒电才会迎来真正的井喷式发展。

2022-10-07 12:56

欢迎投稿

联系人：王女士
Email：cbcu#cbcu.com.cn
发送邮件时用@替换#
电话：010-56284224

在线投稿